PVC－樁結構徑流場的制作研究

吳 楊，王 勇，茍學強

(四川路橋勘察設計公司，四川成都610041)

水土流失預測與治理是建設項目水土保持、環境影響評價工作的重要組成部分，而水土流失監測是水土流失預測與治理的重要依據，徑流場觀測是水土流失監測的主要方法之一［1］。

既有的水土流失監測徑流場分標準型與簡易型2種［2］，標準徑流場采用20 m×5 m磚混或鋼筋砼結構制作，多用于長期的侵蝕監測;簡易徑流場多用白皮鐵等材料圍擋成2 m×2 m、2 m×4 m等規格于監測點內布設［3］。應用實踐表明:標準徑流場具有使用壽命長、監測準確、不易損壞等優點，同時也兼具建設周期長、成本高、施工創傷面大、受立地條件限制等缺點，不利于短時間內監測及大范圍布點監測需求;簡易徑流場具有制作方便、成本低廉、立地條件要求低等優點，但同時也有易丟失、圍擋接口不易密閉、大尺寸制作困難等缺點［4］。基于此，研究出一種兼具兩者優點、舍棄缺點的徑流場，對于滿足以高精監測結果為目的的短期、高密度監測就顯得尤為必要。

1 研究區概況

研究區位于橫斷山區金沙江干旱河谷左岸白鶴灘水電站庫區的果木小流域，其行政上隸屬于四川省寧南縣騎螺溝鄉，流域面積1.97 km2，流域內居民以彝族為主。小流域內有一條寬2.5 m的機耕路與外界相連，距離寧南縣城所在地披砂鎮25 km。流域最高點海拔為2166 m，最低點為1608 m，高差為558 m，地勢向金沙江河谷傾斜，流域上部山勢陡峭，坡度多＞30°，中部較上部略為平緩，坡度變化在20°～30°范圍內，中下部地勢平緩，人為活動多集中于此處。流域內溝道縱橫，溝道總長度為6350.8 m，均為季節性沖溝。

2 材料與方法

(1)試驗時間:分別為2008、2009年的4—10月(雨季)。

(2)PVC－樁結構徑流場設計及布置:采用PVC－樁結構于研究區內布設20 m×5 m標準徑流場15個，2 m×4 m簡易徑流場33個。PVC－樁結構徑流場于2010年由筆者申報并獲得國家發明技術專利，專利號為 ZL 20102 0512384.2［5］。

(3)對比徑流場設計及布置:于研究區內采用鋼筋砼材料修建20 m×5 m的標準徑流小區12個。

(4)分析方法:對不同徑流場的制作時間、施工擾動強度、制作成本、材料運輸、設施養護、制作人員要求、使用壽命等進行記錄分析。

3 研究結果

3.1 PVC－樁結構徑流場設計

3.1.1 PVC－樁結構徑流場設計內容

PVC－樁結構水土流失監測徑流場制作材料包括固定樁、連接線、PVC材料、收集皿4個部分，通過以上4個部分的工藝組合，能滿足各種試驗監測面積要求(圖1、2、3)。

圖1 PVC－樁結構徑流場布設

3.1.2 PVC－樁結構徑流場制作流程

(1)根據試驗要求選擇監測點并確定收集皿數量。

(2)根據試驗面積初步計算需要的固定樁、硬質PVC材料、連接線數量等。

(3)按2 m距離設置固定樁，固定樁埋深以能達到穩固樁體為宜。

(4)收集槽處應在收集皿外緣切點位置設置一固定樁，埋深要求同上，此處固定樁與鄰近的兩側固定樁呈三角形且夾角需 ＞90°。

(5)在固定樁頂端約10 mm處綁定連接線，連接線以選擇防銹鋼絲線為宜，采用串聯方式對固定樁逐一綁定，末端做鈍化處理防止破壞硬質PVC材料。

(6)根據連接線距地表的距離d確定硬質PVC材料寬幅L，L=2d+30(單位:cm)。

(7)將硬質PVC材料寬幅中心線對準連接線并使其自然垂下。

(8)將硬質PVC材料下端對齊合并拉緊，使其側壁垂直于地表。

(9)將硬質PVC材料下緣多余部分外折至徑流場外側，并用土壓實。

(10)在徑流場收集皿位置挖掘體積與收集皿相等的基坑，放入收集皿并壓實。

(11)檢查硬質PVC材料側壁與地表的密閉性及固定樁的穩定度，排查問題，完成制作。

3.2 PVC－樁結構徑流場與20 m×5 m標準徑流場對比結果

為檢驗PVC－樁結構徑流場的經濟性及其他綜合性指標，在水土流失監測過程中對PVC－樁結構徑流場(20 m×5 m)與鋼筋砼徑流場(20 m×5 m)進行對比分析(表1、2)。

表1 20 m×5 mPVC－樁結構徑流場與標準徑流場制作成本對比 元

表2 20 m×5 mPVC－樁結構徑流場與鋼筋砼徑流場綜合性能指標對比

4 討論

(1)PVC－樁結構徑流場較鋼筋砼徑流場更具經濟性，利于高密度布點。鋼筋砼徑流場面積為20 m×5 m，采用鋼筋砼材料修建9～10 cm厚的隔離墻，設置3個重復。在實際監測中，不同坡度、植被類型均需設置徑流場，但高昂的建設費用無疑制約了徑流場的布設數量，不利于大范圍多角度布點。相比較，PVC－樁結構徑流場制作成本僅為鋼筋砼徑流場的3.5%，在考慮使用壽命的情況下，其制作成本僅為鋼筋砼徑流場的8.15%強，更利于大范圍高密度布點。

(2)PVC－樁結構徑流場較鋼筋砼徑流場具施工周期短、受控要素少的特點。鋼筋砼徑流場施工周期長，整個工作流程包括材料準備運輸—基礎開挖—擋墻修建—砼養護—創傷面穩定等5個部分，其中前4個部分受試驗區交通、電力、水源、施工人員等條件制約，施工周期較其他一般基建項目長，創傷面穩定但需經過多次降雨過程才能使土壤達到徑流場修建前的狀態，擋墻側回填土在多次降雨作用下發生沉降和蝕空現象，需人工填整和壓實，施工擾動所導致的創傷面恢復常需半個雨季的時間;PVC－樁結構徑流場材料質地輕、體積小、易于運輸，施工不受交通、電力、水源、施工人員等外部條件限制，其制作時長約1天(3人)。

(3)PVC－樁結構徑流場與鋼筋砼徑流場比具施工創傷面小、建設時間短的優點。鋼筋砼徑流場施工創傷面大，易產生二次水土流失，其擋墻基礎開挖寬30～50 cm、深20～50 cm，集流池基礎開挖100 cm×100 cm×100 cm。施工中地表開挖在一定程度上破壞了原有土壤的結構，人為擾動影響試驗結果，不具完工即時性監測的特征，需待擾動面土壤穩定后才能進行監測。PVC－樁結構徑流場建設僅固定樁與PVC隔離墻底端土壤在壓埋過程中產生地表擾動，固定樁在捶打過程中基本不產生原生地表擾動，PVC隔離墻底端土壤壓埋行為發生于徑流場外端，場內不發生地表擾動行為，可以實現即時性監測。

(4)PVC－樁結構徑流場的不足。PVC－樁結構徑流場受其材料特性制約，防外界破壞能力較差，尤其是在山區水土流失監測過程中嚴重顯示出其不足。我國山區的降雨多具有雨季性特征，雨季與農耕期多同時，農耕行為會對PVC－樁結構徑流場產生一定程度的破壞。因此，在PVC－樁結構徑流場建設、使用過程中應盡量避開農耕直接行為活動期，同時加強對PVC－樁結構徑流場的維護。

5 結語

水土流失監測為區域侵蝕強度現狀調查、項目水土流失影響評估、治理措施防控效果評價等提供了必不可少的數據，監測結果的可靠性與多元性對于數據庫建立尤為重要，而監測點布設的廣度、監測類型的多樣化無疑是這一目標實現的重要支撐。PVC－樁結構徑流場成本低、建造易、擾動小，無疑是一種較為理想的選擇。

［1］陳瑾.多點出流PVC材料徑流小區建設［J］.中國水土保持科學，2011，9(2):45 －48.

［2］路炳軍，袁愛萍，章文波.徑流小區集流桶(池)泥沙含量快速測定方法探討［J］.水土保持通報，2009，29(2):36 －39.

［3］鄭粉莉，唐克麗，白紅英.標準小區和大型坡面徑流場徑流泥沙監測方法分析［J］.人民黃河，1994(7):19－22.

［4］陳瑾.水土保持徑流小區監測方法探討——以甘肅省定西市安家溝監測點為例［J］.水土保持通報，2009，29(2):68－71.